• Убедитесь, что он подходит, введя номер своей модели.
• Фирменное наименование: ACOPOWER
• Сделано в Китае
• Сборка не требуется
• Цвет: Датчик температуры

Датчик температуры аккумуляторной батареи для контроллеров заряда солнечных батарей Renogy

Описание

Датчик температуры Renogy, идеально подходящий для солнечных систем, которые испытывают различные перепады температуры в течение года, оптимизирует работу батареи и продлевает срок ее службы! Датчик температуры, совместимый с большинством флагманских контроллеров заряда MPPT и PWM от Renogy, использует температуру окружающей среды вокруг аккумулятора для точной компенсации температуры. Это гарантирует, что ваша батарея будет получать точную и правильную зарядку. Улучшите свою солнечную систему с помощью температурной системы уже сегодня!

Обратите внимание, что RTSCC-G1 НЕ совместим с литиевыми батареями.

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этого продукта, позвоните нам по телефону 1 (909) 287-7111 или по электронной почте [email protected] .

Основные характеристики

• Совместим с моделями Renogy Adventurer 30-Li, Adventurer 30A с портом связи, серии Rover Li и контроллерами заряда Wanderer 30-Li
• Неполяризованные провода изолированы и защищены от агрессивных сред
• Широкий диапазон температурной компенсации до 176 ° F
• Соответствие ROHS и предназначено для использования вне помещений

В комплект входит

Технические характеристики
Диапазон температур: -4 ° F ~ 176 ° F / -20 ° C ~ + 80 ° C	Максимальная мощность: 50 мВт
Зонд: 0. 24 * 2,36 дюйма / 6 * 60 мм из нержавеющей стали	Максимальное номинальное напряжение: 300 В
Длина кабеля: 118 дюймов / 3 м	Кабель: 22AWG, 2-контактный проводник

Информация о гарантии

Сертификация

NTC обеспечивают безопасность литий-ионных батарей

NTC являются ключевым компонентом зарядки и безопасности литий-ионных аккумуляторов. Они предоставляют критически важные температурные данные, необходимые для поддержания литий-ионного аккумулятора в оптимальном состоянии во время цикла зарядки. Тщательное регулирование температуры во время зарядки продлевает срок службы батареи и позволяет избежать опасностей, присущих литий-ионным батареям.

Литий-ионные аккумуляторы Power Green Energy

Литий-ионная батарея

— Домашний накопитель солнечной энергии

Из-за небольшого веса и высокой плотности энергии литий-ионные батареи используются исключительно в бытовой электронике.Литий-ионные батареи теперь заменяют свинцово-кислотные батареи в мощных приложениях, таких как системы хранения энергии (ESS), фотоэлектрическая солнечная энергия (PV) и электромобили (PEV). В отличие от предыдущих аккумуляторных технологий, литий-ионные аккумуляторы не развивают «память» при частичном заряде или разряде и могут быть полностью разряжены и заряжены сотни раз без снижения производительности. Это делает их особенно подходящими для использования в экологически чистых источниках энергии.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов

График Battery University показывает четыре различных этапа зарядки литий-ионных аккумуляторов.Он показывает соотношение тока и напряжения в течение всего цикла зарядки.

1. Предварительная зарядка Ток поддерживается постоянным, в то время как напряжение может повыситься до максимального заданного значения.

2. Насыщение Напряжение поддерживается на максимальной уставке, и со временем зарядный ток уменьшается.

3. Готов Зарядное напряжение отключается, когда зарядный ток падает до 3% от номинального выходного тока батареи.

4. Topping Charge Этот этап требуется только в том случае, если аккумулятор остается в режиме ожидания в течение длительного периода времени.

Балансировка заряда

, хотя и не входит в число четырех этапов зарядки, необходима для безопасного и эффективного использования многоэлементных литий-ионных аккумуляторов. Также называется выравниванием заряда, он гарантирует, что каждый элемент батареи синхронизируется с другими во время процесса зарядки.

Ограничение напряжения и тока

Для зарядки литий-ионных аккумуляторов требуется ограничение напряжения и тока

Зарядный ток ограничен, и на этапе предварительной зарядки разрешено повышение зарядного напряжения.Максимальный зарядный ток определяется, прежде всего, номинальной емкостью аккумулятора в ампер-часах. По мере зарядки увеличивающееся напряжение ограничивается заранее заданным значением от 4,1 В до 4,3 В на элемент, в зависимости от химического состава литий-ионных аккумуляторов.

Более ранние батареи на никелевой основе требовали предела 4,1 В на элемент, в то время как батареи кобальтовых, марганцевых и алюминиевых типов не могли превышать 4,2 В на элемент. Литий-ионные аккумуляторы наивысшей емкости заряжаются только до 4,3 В на элемент.

Во время стадии насыщения напряжение поддерживается на этих максимальных заданных значениях предварительной зарядки. Зарядный ток сначала уменьшается медленно, затем быстро. Зарядка прекращается, и аккумулятор готов к использованию, когда зарядный ток падает до 3% от номинальной емкости аккумулятора в ампер-часах.

Подзарядка — это не то же самое, что подзарядка непрерывным током. Литий-ионные аккумуляторы хорошо сохраняют свой заряд в режиме ожидания, с небольшим внутренним разрядом, но, возможно, потребуется «долить» по истечении длительного времени. Капельная зарядка не рекомендуется.

Для обеспечения стабильности во время цикла зарядки тщательно контролируются как напряжение, так и ток.Из них наиболее важным для управления температурой аккумулятора является управление зарядным напряжением.

Контроль температуры батареи

Слишком низкая температура аккумулятора снижает скорость зарядки, а слишком высокая температура аккумулятора создает опасность. Поддержание правильного диапазона температур зарядки дает дополнительное преимущество в виде увеличения ожидаемого срока службы батареи.

Литий-ионные батареи

обычно повышают температуру на 5 ° C (9 ° F) в течение 2-3 часов, необходимых для зарядки.Такое повышение температуры является нормальным и связано с химической реакцией, происходящей во время цикла зарядки. Во избежание опасности температура батареи во время зарядки не должна превышать 10 ° C (18 ° F).

Температура окружающей среды в непосредственной близости от аккумулятора сильно влияет на температуру аккумулятора во время цикла зарядки. Тепло, создаваемое химической реакцией зарядки, увеличивает начальную температуру аккумулятора. Оптимальный диапазон температур литий-ионного аккумулятора во время зарядки довольно узкий: от 10 ° C до 30 ° C (от 41 ° F до 86 ° F).Хотя быстрая зарядка и приемлема, она требует, чтобы температура батареи не превышала 45 ° C (113 ° F). Зарядка при температуре выше 45 ° C (113 ° F) снизит производительность аккумулятора.

Опасность перегрева

Перегрев, вызванный перегрузкой по току, перенапряжением, высокой температурой окружающей среды или любой комбинацией этих факторов, может привести к тепловому разгоне. Это опасное состояние, которое может привести к возгоранию аккумулятора или даже к катастрофическому взрыву. Во избежание теплового разгона нельзя превышать верхнюю безопасную температуру батареи.

Зарядка литий-ионного аккумулятора требует тщательного контроля температуры во избежание опасностей

Необходимо тщательно соблюдать верхний предел температуры для безопасной зарядки. Пороговая температура взрыва батареи широко варьируется в зависимости от химического состава литий-ионной батареи:

• от 130 ° C до 150 ° C (от 266 ° F до 302 ° F) — оксид лития-кобальта, широко используемый в бытовой электронике
• от 170 ° C до 180 ° C (от 338 ° F до 356 ° F) — оксид лития, никеля, марганца, кобальта, широко используется в автомобилях
• 250 ° C (482 ° F) — литий-ионный оксид марганца, популярный в ручных инструментах с батарейным питанием

Чтобы избежать потенциальной аварии, необходимо полное отключение напряжения зарядки аккумулятора до достижения этих температур.

Контроллер заряда Li-Ion

Разработано решение для безопасной и эффективной зарядки литий-ионных аккумуляторов. Точный контроль зарядного тока, напряжения и, как следствие, управления температурой батареи требует, чтобы в зарядных устройствах литий-ионных аккумуляторов использовалась сложная электронная схема управления. Эти контроллеры используют заранее определенные уставки и алгоритмы для динамической регулировки напряжения заряда. Это поддерживает температуру батареи в установленных безопасных пределах в течение всего цикла зарядки.

На этой схеме, разработанной Texas Instruments, показаны компоненты зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов. Для многоэлементной литий-ионной батареи важно контролировать каждую отдельную ячейку в батарее. Очень важно поддерживать клетки в многоячеистой упаковке в сбалансированном состоянии. Зарядная ИС регулирует ток и напряжение до точных уровней, необходимых для литиевой батареи.

Контроллер заряда литий-ионных аккумуляторов MasterVolt MPPT 60 с датчиком температуры аккумулятора

Часто называемые АЦП, эти аналого-цифровые контроллеры используют датчики температуры, физически установленные на литий-ионных батареях для передачи данных о температуре контроллеру. Используя эту обратную связь, контроллер компенсирует высокую или низкую температуру батареи, чрезмерную температуру окружающей среды и полностью прекращает зарядку, если батарея достигает критически высокой температуры.

Датчики температуры термистора NTC, контролирующие температуру элемента литий-ионной батареи

В приложениях с высокой мощностью для контроллера заряда требуется несколько датчиков температуры, установленных на литий-ионном аккумуляторе. По крайней мере, один датчик контролирует каждую ячейку батареи. Термисторы NTC — это предпочтительный датчик для обеспечения обратной связи по температуре с АЦП.Контроллер заряда отслеживает температуру ячеек батареи индивидуально или в совокупности в зависимости от типа контроллера и количества ячеек в батарее.

Термисторные датчики NTC получают необходимые показания температуры при прямом контакте с корпусом аккумуляторной батареи. В качестве альтернативы, датчики температуры устанавливаются на электрические клеммы ячейки для измерения температуры ячейки.

Выбор датчика температуры

Как важный компонент при зарядке литий-ионных аккумуляторов, выбор правильного датчика температуры аккумулятора также имеет решающее значение.При выборе датчика следует учитывать:

• Точность — жесткие допуски, необходимые для критических измерений температуры
• Надежность — гарантированные технические характеристики и стабильные характеристики с течением времени
• Чувствительность — низкая тепловая постоянная времени, обеспечивающая своевременную обратную связь с контроллером
• Долговечность — длительный срок службы благодаря качественным компонентам и точному производству

При выборе термисторных датчиков температуры NTC для литий-ионной батареи могут потребоваться дополнительные соображения:

• Допуск, не превышающий 5% во всем предполагаемом диапазоне рабочих температур батареи для обеспечения правильных измерений
• Условия окружающей среды и конструкция батареи определяют, будет ли датчик встроенным, контактным или потребуется корпус
• Соответствующие корпуса могут обеспечить простой и надежный монтаж, эффективную теплопроводность и защиту от физических повреждений
• Высоковольтная изоляция между корпусом датчика и выходом термистора обеспечивает безопасность и эксплуатационную целостность

Поговорите с инженером

Проверенные термисторные датчики Ametherm NTC

Термисторные датчики температуры

Ametherm NTC имеют как электрические, так и механические характеристики, идеально подходящие для использования в системах зарядки литий-ионных аккумуляторов. Термисторные датчики NTC серии PANR, PANE, DG Glass Encapsulated и ACCU-CURVE были предпочтительным выбором для приложений в области телекоммуникаций, производства ИБП и электромобилей.

Ametherm Номер детали	R при 25 ° C	Бета	Рассеивание Константа	Тепловое время Константа	Максимальная мощность	Заказ в Digi-Key	Заказ от Mouser
PANR103395	10.0 кОм	3950 ° К	3,0 мВт / ° C	40.0 сек	125 мВт	570-1402-НД	995-PANR103395

Термисторные датчики температуры

Ametherm NTC доступны в широком диапазоне значений R @ 25 ° C, бета и допуска, с несколькими типами корпусов для соответствия большинству требований к установке. Посетите наших авторизованных онлайн-поставщиков для выбора термисторного датчика температуры NTC:

Управление температурным режимом батареи

Температурные эффекты

Пределы рабочих температур

Все батареи зависят от своего электрохимического процесса, будь то зарядка или разрядка, и мы знаем, что эти химические реакции в некотором роде зависят от температуры. Номинальная производительность аккумулятора обычно указывается для рабочих температур где-то в диапазоне от + 20 ° C до + 30 ° C, однако фактическая производительность может существенно отличаться от этого, если аккумулятор эксплуатируется при более высоких или более низких температурах. См. «Температурные характеристики» для получения типичных графиков производительности.

Закон Аррениуса говорит нам, что скорость, с которой протекает химическая реакция, увеличивается экспоненциально с повышением температуры (см. Срок службы батареи).Это позволяет мгновенно извлекать из батареи больше энергии при более высоких температурах. В то же время более высокие температуры улучшают подвижность электронов или ионов, уменьшая внутренний импеданс ячейки и увеличивая ее емкость.

В верхней части шкалы высокие температуры могут также вызвать нежелательные или необратимые химические реакции и / или потерю электролита, что может вызвать необратимое повреждение или полный выход батареи из строя. Это, в свою очередь, устанавливает верхний предел рабочей температуры для аккумулятора.

В нижней части шкалы электролит может замерзнуть, что приведет к ограничению низкотемпературных характеристик. Но значительно выше точки замерзания электролита производительность батареи начинает ухудшаться, поскольку скорость химической реакции снижается. Даже если батарея может работать при температурах до -20 ° C или -30 ° C, производительность при 0 ° C и ниже может быть серьезно снижена.

Обратите также внимание на то, что нижний рабочий предел температуры батареи может зависеть от ее состояния заряда.Например, в свинцово-кислотной батарее по мере разряда батареи сернокислый электролит становится все более разбавленным водой, и его точка замерзания соответственно увеличивается.

Таким образом, аккумулятор должен храниться в ограниченном диапазоне рабочих температур, чтобы можно было оптимизировать как емкость заряда, так и срок службы. Поэтому для практической системы может потребоваться как нагрев, так и охлаждение, чтобы поддерживать ее не только в рабочих пределах, указанных производителем батареи, но и в более ограниченном диапазоне для достижения оптимальной производительности.

Управление температурой — это не просто соблюдение этих ограничений. Батарея подвергается нескольким одновременным внутренним и внешним тепловым воздействиям, которые необходимо контролировать.

Источники тепла и водоотводы

Электрический нагрев (Джоулев нагрев)

При работе любой батареи выделяется тепло из-за потерь I ² R, поскольку ток течет через внутреннее сопротивление батареи, независимо от того, заряжается она или разряжается.Это также известно как Джоулев нагрев. В случае разряда общая энергия внутри системы фиксирована, а повышение температуры будет ограничено доступной энергией. Однако это может вызвать очень высокие локальные температуры даже в батареях с низким энергопотреблением. Во время зарядки такое автоматическое ограничение не применяется, поскольку нет ничего, что могло бы помешать пользователю продолжать накачивать электрическую энергию в аккумулятор после того, как он полностью зарядился. Это может быть очень рискованная ситуация.

Разработчики аккумуляторов стремятся поддерживать внутреннее сопротивление ячеек как можно более низким, чтобы минимизировать тепловые потери или тепловыделение внутри батареи, но даже с сопротивлением элементов всего 1 миллиОм нагрев может быть значительным.См. Примеры в разделе «Влияние внутреннего импеданса».

Термохимический нагрев и охлаждение

Помимо джоулева нагрева, химические реакции, происходящие в ячейках, могут быть экзотермическими, добавляясь к выделяемому теплу, или они могут быть эндотермическими, поглощая тепло в процессе химического воздействия. Поэтому перегрев с большей вероятностью будет проблемой при экзотермических реакциях, в которых химическая реакция усиливает тепло, выделяемое током, а не эндотермическими реакциями, в которых ему противодействует химическое воздействие.В аккумуляторных батареях, поскольку химические реакции обратимы, химические вещества, являющиеся экзотермическими во время зарядки, будут эндотермическими во время разряда и наоборот. Так что от проблемы никуда не деться. В большинстве ситуаций Джоулев нагрев превышает эффект эндотермического охлаждения, поэтому меры предосторожности все же необходимо принимать.

Свинцово-кислотные батареи экзотермичны во время зарядки, а батареи VRLA склонны к тепловому разгоне (см. Ниже). NiMH-элементы также являются экзотермическими во время зарядки, и по мере приближения к полной зарядке температура элемента может резко повыситься.Следовательно, зарядные устройства для никель-металлгидридных элементов должны быть спроектированы так, чтобы определять это повышение температуры и отключать зарядное устройство, чтобы предотвратить повреждение элементов. Напротив, никелевые батареи с щелочными электролитами (NiCad) и литиевые батареи эндотермичны во время зарядки. Тем не менее, тепловой разгон все еще возможен во время зарядки этих аккумуляторов, если они подвержены перезарядке.

Термохимия литиевых элементов немного сложнее, в зависимости от степени внедрения ионов лития в кристаллическую решетку.Во время зарядки реакция сначала является эндотермической, а затем переходит в слегка экзотермическую в течение большей части цикла зарядки. Во время разряда реакция обратная, сначала экзотермическая, затем переходящая в слегка эндотермическую на протяжении большей части цикла разряда. Как и в случае с другими химическими реакциями, эффект джоулева нагрева больше, чем термохимический эффект, пока ячейки остаются в пределах своих проектных ограничений.

Внешнее тепловое воздействие

Тепловое состояние аккумулятора также зависит от окружающей среды. Если его температура выше температуры окружающей среды, он будет терять тепло из-за теплопроводности, конвекции и излучения. Если окружающая температура выше, аккумулятор будет нагреваться от окружающей среды. Когда температура окружающей среды очень высока, система управления температурным режимом должна очень усердно работать, чтобы поддерживать температуру под контролем. Отдельный элемент может очень хорошо работать при комнатной температуре сам по себе, но если он является частью аккумуляторной батареи, окруженной одинаковыми ячейками, все из которых выделяют тепло, даже если он несет такую ​​же нагрузку, он может значительно превысить свои температурные пределы.

Температура — ускоритель

Конечным результатом термоэлектрических и термохимических эффектов, возможно, усиленных условиями окружающей среды, обычно является повышение температуры, и, как мы отметили выше, это вызывает экспоненциальное увеличение скорости протекания химической реакции. Мы также знаем, что при чрезмерном повышении температуры может произойти много неприятностей

• Активные химические вещества расширяются, вызывая набухание клетки
• Механическое искажение компонентов ячейки может привести к короткому замыканию или обрыву цепи
• Могут происходить необратимые химические реакции, вызывающие необратимое уменьшение количества активных химикатов и, следовательно, емкости элемента
• Продолжительная работа при высоких температурах может вызвать растрескивание пластиковых частей элемента
• Повышение температуры вызывает ускорение химической реакции, еще больше увеличивая температуру, что может привести к тепловому разгоне
• Газы могут выделяться
• Давление внутри ячейки
• Ячейка может в конечном итоге разорваться или взорваться
• Могут выделяться токсичные или легковоспламеняющиеся химические вещества
• Судебные иски последуют за

По иронии судьбы, поскольку инженеры по аккумуляторным батареям стремятся втиснуть все больше и больше энергии во все меньшие объемы, разработчику приложений становится все труднее получить ее снова. К сожалению, большая сила батарей с новыми технологиями является также источником их самой большой слабости.

Теплоемкость объекта определяет его способность поглощать тепло. Проще говоря, для данного количества тепла, чем больше и тяжелее объект, тем меньше будет повышение температуры, вызванное теплом.

На протяжении многих лет свинцово-кислотные батареи были одними из немногих источников питания, доступных для приложений большой мощности.Из-за их большого размера и веса повышение температуры во время работы не было большой проблемой. Но в поисках меньших и легких батарей с большей мощностью и плотностью энергии неизбежным следствием является уменьшение тепловой емкости батареи. Это, в свою очередь, означает, что для данной выходной мощности повышение температуры будет выше.

(Это предполагает аналогичный внутренний импеданс и аналогичные термохимические свойства, что не обязательно так. В результате отвод тепла является серьезной инженерной проблемой для батарей с высокой плотностью энергии, используемых в приложениях с высокой мощностью. Разработчики ячеек разработали инновационные методы строительства ячеек, чтобы отводить тепло от ячейки. Разработчики аккумуляторных блоков должны найти столь же инновационные решения, чтобы избавить аккумулятор от тепла.

Подобные конфликты возникают с аккумуляторами EV и HEV.Аккумулятор электромобиля большой, с хорошей способностью рассеивать тепло за счет конвекции и теплопроводности и подвержен небольшому повышению температуры из-за своей высокой теплоемкости. С другой стороны, батарея HEV с меньшим количеством ячеек, но каждая из которых имеет более высокие токи, должна выдерживать ту же мощность, что и батарея EV, менее чем на одну десятую размера. Благодаря более низкой теплоемкости и более низким характеристикам рассеивания тепла это означает, что аккумулятор HEV будет подвергаться гораздо более высокому повышению температуры.

Принимая во внимание необходимость поддерживать работу элементов в допустимом температурном диапазоне (см. Срок службы в разделе «Отказы литиевой батареи»), батарея электромобиля с большей вероятностью столкнется с проблемами, связанными с поддержанием ее тепла на нижнем конце диапазона температур, в то время как аккумулятор HEV с большей вероятностью будет иметь проблемы с перегревом в условиях высоких температур, даже если они оба рассеивают одинаковое количество тепла.

В случае электромобиля при очень низких температурах окружающей среды самонагрев (нагрев I ² R) за счет протекания тока во время работы, скорее всего, будет недостаточным для повышения температуры до желаемых рабочих уровней из-за большого размера батареи и для повышения температуры могут потребоваться внешние нагреватели. Это может быть обеспечено за счет отвода части емкости батареи на обогрев. С другой стороны, такое же тепловыделение I ² R в аккумуляторной батарее HEV, работающей в высокотемпературной среде, может привести к тепловому неуправляемому запуску, и необходимо обеспечить принудительное охлаждение.

См. Также Технические характеристики EV, HEV и PHEV в разделе «Тяговые батареи»

Термический побег

Рабочая температура, достигаемая в батарее, является результатом увеличения температуры окружающей среды за счет тепла, выделяемого батареей. Если аккумулятор подвергается чрезмерному току, возникает возможность теплового разгона, что приводит к катастрофическому разрушению аккумулятора.Это происходит, когда скорость выделения тепла внутри батареи превышает ее способность рассеивать тепло. Это может произойти при следующих условиях:

• Первоначально тепловые потери I ² R зарядного тока, протекающего через элемент, нагревают электролит, но сопротивление электролита уменьшается с температурой, так что это, в свою очередь, приведет к более высокому току, вызывающему еще более высокую температуру, усиление реакции до достижения состояния разгона.
• Во время зарядки зарядный ток вызывает экзотермическую химическую реакцию химических веществ в элементе, которая усиливает тепло, выделяемое зарядным током.
• Или во время отвода тепла, возникающего в результате экзотермического химического воздействия, генерирующего ток, усиливается резистивный нагрев из-за протекания тока внутри элемента.
• Слишком высокая температура окружающей среды.
• Недостаточное охлаждение

Если не будут приняты некоторые защитные меры, последствия теплового разгона могут привести к расплавлению элемента или повышению давления, что приведет к взрыву или возгоранию, в зависимости от химического состава и конструкции элемента. Более подробную информацию см. В разделе «Неисправности литиевых батарей».

Система терморегулирования должна держать все эти факторы под контролем.

Примечание

Температурный разгон может произойти во время зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с регулируемым клапаном, когда выделение газа запрещено, а рекомбинация способствует повышению температуры. Это не относится к залитым свинцово-кислотным аккумуляторным батареям, поскольку электролит выкипает.

Контроль температуры

Обогрев

Относительно легко справиться с низкотемпературными условиями эксплуатации. В простейшем случае в батарее обычно достаточно энергии для питания самонагревательных элементов, которые постепенно доводят батарею до более эффективной рабочей температуры, когда нагреватели могут быть отключены. В некоторых случаях достаточно, чтобы аккумулятор не перезаряжался, когда он не используется. В более сложных случаях, например, с высокотемпературными батареями, такими как батарея Zebra, работающая при температурах, значительно превышающих нормальные температуры окружающей среды, может потребоваться внешний обогрев, чтобы довести батарею до рабочей температуры при запуске, и может потребоваться специальная теплоизоляция для поддержания температуру как можно дольше после выключения.

Охлаждение

Для маломощных батарей достаточно обычных схем защиты, чтобы поддерживать батарею в рекомендуемых пределах рабочих температур. Однако цепи большой мощности требуют особого внимания к терморегулированию.

Конструктивные цели

• Защита от перегрева —
  В большинстве случаев это просто включает в себя мониторинг температуры и прерывание пути тока, если температура при достижении температурных пределов достигается с использованием обычных схем защиты.Хотя это предотвратит повреждение батареи от перегрева, тем не менее, она может отключить батарею до того, как будет достигнут ее предел допустимой нагрузки по току, что серьезно ограничит ее производительность.
• Рассеивание избыточного тепла —
  Удаление тепла из батареи позволяет переносить более высокие токи до достижения температурных пределов. Тепло выходит из батареи за счет конвекции, теплопроводности и излучения, и задача разработчика блока состоит в том, чтобы максимизировать эти естественные потоки, поддерживая низкую температуру окружающей среды, путем обеспечения прочного, хорошего теплопроводного пути от батареи (с использованием металлических охлаждающих стержней или пластин между ними). ячейки, если необходимо), максимально увеличив площадь его поверхности, обеспечив хороший естественный поток воздуха через или вокруг блока и установив его на проводящей поверхности.
• Равномерное распределение тепла —

Даже несмотря на то, что тепловая конструкция батареи может быть более чем достаточной для рассеивания общего тепла, выделяемого батареей, внутри аккумуляторной батареи все же могут быть локализованные горячие точки, которые могут превышать указанные температурные пределы. Это может быть проблемой для ячеек в середине многоячеечной упаковки, которая будет окружена теплыми или горячими ячейками по сравнению с внешними ячейками в упаковке, которые обращены к более прохладной среде.

Температурный градиент аккумулятора может серьезно повлиять на срок его службы. Закон Аррениуса указывает, что с увеличением температуры на каждые 10 ° C скорость химической реакции увеличивается примерно вдвое. Это создает несбалансированную нагрузку на элементы в батарее, а также усугубляет любой возрастной износ элементов. См. Также «Взаимодействие между ячейками и балансировка ячеек».

Разделение ячеек во избежание этой проблемы увеличивает объем упаковки.Для выявления потенциальных проблемных участков может потребоваться тепловидение.

Пассивное рассеяние можно еще улучшить, установив ячейки в блоке из теплопроводящего материала, который действует как теплоотвод. Теплопередача от ячеек может быть максимизирована, если для этой цели используется материал с фазовым переходом (PCM), поскольку он также поглощает скрытую теплоту фазового перехода при переходе из твердого в жидкое состояние. Находясь в жидком состоянии, конвекция также вступает в игру, увеличивая потенциал теплового потока и выравнивая температуру в аккумуляторной батарее.Для этого применения доступны графитовые губчатые материалы с высокой проводимостью, пропитанные воском, который поглощает дополнительное тепло, когда температура достигает точки плавления.

• Минимальная прибавка в весе —
  Для приложений с очень большой мощностью, таких как тяговые батареи, используемые в электромобилях и HEV, естественного охлаждения может быть недостаточно для поддержания безопасной рабочей температуры, и может потребоваться принудительное охлаждение. Это должно быть крайней мерой, поскольку это усложняет конструкцию батареи, увеличивает ее вес и потребляет электроэнергию.Однако, если принудительное охлаждение неизбежно, первым выбором будет принудительное воздушное охлаждение с помощью вентилятора или вентиляторов. Это относительно просто и недорого, но теплоемкость теплоносителя, воздуха, который предназначен для отвода тепла, относительно мала, что ограничивает его эффективность. В худшем случае может потребоваться жидкостное охлаждение.
  Для очень высоких скоростей охлаждения требуются рабочие жидкости с более высокой теплоемкостью. Вода обычно является первым выбором, поскольку она недорогая, но можно использовать и другие жидкости, такие как этиленгликоль (антифриз), которые имеют лучшую теплоемкость. Вес охлаждающей жидкости, насосы для ее циркуляции, рубашки охлаждения вокруг ячеек, трубопроводы и коллекторы для транспортировки и распределения охлаждающей жидкости, а также радиатор или теплообменник для ее охлаждения — все это значительно увеличивает общий вес, сложность и стоимость. батареи. Эти штрафы вполне могут перевесить выгоды, которые могут быть достигнуты за счет использования химического состава батарей с высокой плотностью энергии.

Рекуперация тепла

В некоторых приложениях, таких как электромобили, как указано выше, есть возможность использовать отработанное тепло для обогрева салона, и большинство автомобильных систем включают в себя некоторую форму интеграции управления температурным режимом аккумуляторной батареи с системами климат-контроля транспортного средства.Однако это полезно только в холодную погоду. В жарком климате высокая температура окружающей среды ложится дополнительным бременем на управление температурным режимом батареи.

Создание контроллера температуры батарейного отсека на базе Arduino (BBTC)

Введение

Этот пост представляет собой дизайн пользовательского электронного устройства с открытым исходным кодом, которое будет использоваться для мониторинга и контроля температуры до четырех аккумуляторных ящиков.

Фон

значительно сокращается из-за холодных аккумуляторов, а новейшие спецификации литиевых аккумуляторов требуют для зарядки температуры выше 32 ° F. Таким образом, в холодных зимних климатических условиях (например, в Чикаго) с батареями электромобилей необходимо работать термически, чтобы они имели приемлемый зимний диапазон и оставались в пределах спецификаций для литиевых батарей.

Нагревательные батареи с нихромовой проволокой

Нихромовая проволока нагревается при прохождении через нее тока. Подобная «термическая обертка батареи» содержит нихромовый провод и подключается к сети переменного тока 120 В для поддержания нагрева (стартерной) батареи:

Изолированный батарейный отсек с нагревателем

«Термообмотка батареи» может быть разобрана, чтобы использовать нихромовую проволоку внутри.Вот пример изолированного аккумуляторного ящика электромобиля с нагревателем из нихромовой проволоки внизу:

С таким изолированным аккумуляторным ящиком и обогревателем температура аккумуляторной батареи может быть увеличена зимой.

Мониторинг и контроль температуры аккумуляторного отсека

Температура аккумуляторов контролируется, чтобы убедиться, что они выше 32F, а оптимально более 72F. Датчик температуры, как и электронный термометр, будет размещен в верхней средней части батарей в коробке. Микрокомпьютер Arduino считывает показания датчика температуры и отображает текущую температуру на небольшом ЖК-дисплее. Нагреватель также будет включаться и выключаться Arduino, действующим как термостат. Arduino включит нагреватель, если температура батареи ниже «заданной минимальной температуры», например 32F, и выключит нагреватель, если температура превышает «заданную максимальную температуру», например. 72F. Будет реализована программируемая пользователем функция, позволяющая устанавливать минимальную и максимальную точки температуры.

Микрокомпьютер Arduino и модуль расширения «Shield»

Вот стандартная плата Ardunio Uno (доступна в Radio Shack и во многих местах в Интернете примерно за 25 долларов):

Одной из замечательных особенностей Arduino является то, что они могут быть расширены путем установки одного или нескольких «щитов» сверху (например, «дочерних плат»). Здесь доступны сотни щитов: http://shieldlist.org/ Вот пример «стека щитов» на Arduino:

Контроллер температуры батарейного отсека (BBTC)

Контроллер температуры батарейного отсека, описанный здесь, будет разработан как Arduino Shield.